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    Hacia una producción respetuosa con el medio ambiente de principios activos farmacéuticos con un reactor de flujo

    El Prof. Dr. Harald Gröger está trabajando en "ONE-FLOW" en una forma de producir compuestos químicos mediante la combinación de bio y quimiocatálisis en reactores de flujo. Las reacciones químicas se llevan a cabo, por ejemplo, en módulos con tubos de flujo (ver imagen). Crédito:Universidad de Bielefeld

    Principalmente, la industria química todavía sigue procedimientos muy extensos al producir ingredientes farmacéuticos activos y otras sustancias complejas. A menudo, cada intermedio tiene que producirse de forma separada dentro de grandes recipientes de reactores. Los químicos de la Universidad de Bielefeld están trabajando en una alternativa junto con socios internacionales del proyecto:el método de flujo. Esto combina las etapas de producción y procede en microrreactores en los que se puede producir la sustancia deseada sin aislamientos intermedios. El programa de investigación de la Unión Europea financia el proyecto 'ONE-FLOW' con un total de cuatro millones de euros. La Universidad de Bielefeld ahora ha logrado contratar a un científico de la renombrada Universidad de Keio (Japón) para el proyecto. El Dr. Yasunobu Yamashita comenzó su trabajo en el proyecto a principios de agosto.

    El profesor Dr. Harald Gröger del Centro de Biotecnología (CeBiTec) y Catedrático de Química Orgánica I de la Universidad de Bielefeld es el director del subproyecto alemán ONE-FLOW. El científico de Bielefeld trabaja en el campo de la "química verde" con el objetivo de desarrollar reacciones químicas respetuosas con el medio ambiente. La Universidad Tecnológica de Eindhoven (Países Bajos) está coordinando todo el proyecto ONE-FLOW con ocho socios. El equipo de investigación de Gröger está trabajando particularmente en estrecha colaboración con el equipo del profesor Dr. Volker Hessel de Eindhoven. Hessel es el coordinador del proyecto y experto en tecnología de microreacciones y química de flujo.

    Producción económicamente atractiva y sostenible

    'Debido a las muchas etapas de producción, La tecnología actual de vasijas tipo reactor discontinuo consume mucho tiempo. Otra desventaja es que el tratamiento y el aislamiento de los intermedios conducen a muchos productos de desecho. Por eso, la tecnología no utiliza las materias primas de manera eficiente, 'dice Gröger. Después de cada etapa de la producción, el intermedio normalmente se purifica. Esto puede requerir cantidades significativas de solvente que luego se convierten en productos de desecho. 'El método de flujo ofrece una forma de reducir los requisitos de recursos y ahorrar desperdicio, haciendo así la producción no solo económicamente más atractiva sino también más sostenible, 'dice el químico y biotecnólogo.

    Gröger y sus colegas se inspiran en la tecnología de flujo de la naturaleza. En células biológicas, Los procesos químicos proceden al mismo tiempo y como las llamadas "reacciones dominó", y continúan haciéndolo constantemente. Las condiciones en las células siguen siendo las mismas todo el tiempo:la presión, la temperatura, y el solvente (agua). En las celdas las enzimas aseguran que las reacciones se inicien y concluyan. 'Queremos aplicar los principios de la célula a la producción en microrreactores, 'dice Gröger.

    El volumen de producción es fácil de aumentar.

    Una ventaja adicional del nuevo método de producción es que requiere mucha menos energía y espacio que la forma convencional de producir los productos químicos deseados. Como microrreactores, los investigadores utilizan principalmente reactores de flujo pistón con "tubos de flujo" con un diámetro promedio de notablemente menos de un milímetro. “Lo que es especial es que también podemos producir grandes cantidades de material a pequeña escala. Esto nos permite obtener la sustancia en una cantidad específicamente deseada sin gran esfuerzo, 'dice Gröger. 'Si queremos aumentar la cantidad, simplemente agregamos microrreactores adicionales. Por eso, los problemas con la ampliación desaparecen ”.

    Las reacciones se controlan a sí mismas gracias a los catalizadores

    Antes de que las cosas lleguen a esta etapa, Harald Gröger, su nuevo compañero de trabajo Yasunobu Yamashita, y sus colegas tienen trabajo preparatorio que hacer. Para llevar a cabo varias reacciones al mismo tiempo en el tubo de flujo miniaturizado, estos no deben interferir entre sí. 'Estamos desarrollando métodos que garantizarán que cada reacción esté protegida, 'dice Gröger. Para iniciar reacciones, los químicos están usando catalizadores. Aunque estas partículas son parte de la reacción, vuelven a su estado inicial al final del proceso. Como resultado, se pueden utilizar repetidamente. One of Yasunobu Yamashita's goals in the project is to work out how to ensure that these particles will perform its optimal activity under the chosen reaction conditions. Gröger's research team is specialized in the combination of bio- and chemo-catalysts. In nature, biocatalysts are found in the form of enzymes. Chemocatalysts, in contrast, are developed artificially. 'By combining chemo- and biocatalysts in a flow reactor, we want to efficiently produce pharmaceutically relevant products at room temperature and thereby produce them in a more sustainable and specific mode, ' says Gröger.


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